Nos anos 2018-2020, o detector Super-K foi submetido a um tanque com 50.000 toneladas de água limpa sob uma rocha de um quilômetro perto de Hida, na ilha central de Honshu, uma atualização simples, mas importante, cujo objetivo era aumentar sua capacidade de distinguir neutrinos da supernova de outras partículas.
Se um neutrino - mais precisamente sua partícula anti, um antineutrino - colide com um próton na água, esse próton pode se converter em algumas outras partículas, um nêutron e um anti -elétron. O anti -elétron cria um flash de luz enquanto se move na água em alta velocidade, e essa luz é capturada pelos sensores que circundam as paredes do tanque. Somente esse flash de luz não pôde ser distinguido com a luz gerada por neutrinos ou antineutrinos de várias outras fontes.
Durante a atualização, os cientistas Super-K Water adicionaram um sal à base de gadolínio. Isso permite que o nêutron seja capturado pelo núcleo do gadolínio no impacto de um antineutrino na água, que libera uma segunda sequência de energia característica. Os físicos super-K que procuram supernova-neutrinos estão procurando uma fila rápida de duas lanternas, uma do anti-elétron e a segunda do nêutron prisioneiro.
Mistérios cósmicos resolver
Nakahata diz que levará vários anos para que sinais de supernova reais surjam claramente, pois os sinais de dupla flash também podem vir de outras fontes de neutrinos, incluindo aquelas causadas por raios cósmicos que atingem a atmosfera. Mas até que o Super-K deve fechar até 2029, ele acrescenta, caso tenha coletado dados suficientes para coletar uma reivindicação sólida.
e , que deve ser concluído por volta de 2027, pode melhorar massivamente os resultados do Super-K. Primeiro, o Hyper-K será preenchido com água pura, mas "todos os componentes do detector são projetados para serem compatíveis com Gadolinium", que mais tarde poderiam ser adicionados, diz Francesca di Lodovico, físico do King's College London e co-spokeswoman para o projeto.
Mostrar que os neutrinos de supernovas distantes que ocorreram em bilhões de anos atrás ainda existiam, confirmariam que os neutrinos são partículas estáveis e não se desintegrariam em mais nada, diz Nakahata. Isso é algo que os físicos suspeitaram há muito tempo, mas não foram provados provar.
A medição de todo o espectro das energias da supernova-neutrinos também poderia fornecer informações sobre quantas supernovas ocorreram em várias épocas da história cósmica, diz Harada. Além disso, poderia revelar quantas estrelas em colapso resultaram em um buraco negro - o que impediria a emissão de neutrinos - em contraste em deixar uma estrela de nêutrons de volta.
Os dados do Super-K ainda são fracos demais para reivindicar uma descoberta, mas a possibilidade de descobrir os neutrinos difusos é "extremamente emocionante", diz Ignacio Tabada, físico do Instituto de Tecnologia da Geórgia em Atlanta e porta-voz da Observatório Icecube-Neutrino do Polo Sul. "Os neutrinos forneceriam uma medida independente para a história da formação de estrelas no universo."
